| Головна » Хімія |
Навчальна мета: сформувати знання про хімічні властивості алканів, про їх способі добування та використання. Розвиваюча мета: розвивати -уяву про залежність властивостей органічних сполук від їх хімічної будови; -навички логічного мислення; -вміння прогнозувати властивості органічних речовин; -навички складання структурних формул гомологів алканів, їх ізомерів. Матеріальне забезпечення: куле-стержневі моделі молекул алканів, таблиці: « Будова молекули метану», «Характеристика хімічних зв’язків», роздатковий матеріал для роботи в малих групах ( 3 види карток-завдань), підручники. Роздатковий матеріал: картки «Це необхідно знати, вміти, розуміти»,«Найбільш важливі поняття та терміни органічної хімії».
Хід уроку І. Організаційний етап. ІІ. Актуалізація знань 1. Перевірка знань по карткам «Найбільш важливі поняття та терміни органічної хімії»( перші 10 пунктів)- фронтальна бесіда. 2.Виконання інтерактивних вправ - робота в малих групах Вправа №1 «Закінчи речення.» Вправа №2 «Хто найшвидший?» Вправа№3 «Тільки на умовах IUPAC!» (у групі формуються 4 міні –групи, кожна отримає 3 картки –завдання, сумісними зусиллями міні-групи виконують завдання, а потім презентують результати)
Картка-завдання №1 Вправа « Закінчи речення»
Органічні сполуки складаються з елементів: …. Картка-завдання №2 Вправа «Граємо за правилами IUPAC!» Дайте назви алканам згідно IUPAC за схемами:
А) СН3 I СН2 I СН3-СН-СН2-СН3
СН3 СН3 I I Б) СН3 - С - СН2-СН-СН2-СН3 I СН3
В) СН3-СН2-СН-СН2- СН2 - СН - Сl I I I СН2 С2Н5 Сl I СН3
Сl I Г) СН3 – С - СН2- СН2 СН3 I I I Сl СН2 - СН2 - СН2
Картка-завдання №3
Вправа «Хто найшвидший?»
1.Складіть емпіричні формули перших 15- ти гомологів алканів. 2. Складіть формули усіх ізомерів алкану складом С6 Н14 3. Сформулюйте положення теорії хімічної будови О.М. Бутлерова
III. Вивчення нового матеріалу.
1) Хімічні властивості алканів( пояснення за таблицями, прогнозування хімічних властивостей, складання рівнянь хімічних реакцій на дошці).
Сьогодні ми з вами попрацюємо за одним дуже важливим науковим методом: хімічні властивості органічних сполук завжди можна спрогнозувати, якщо ми знаємо їхню будову, й навпаки, якщо ми знаємо хімічні властивості сполуки, ми можемо пояснити її хімічну будову. Спробуємо спрогнозувати хімічні властивості алканів.
Перш за все знайдемо відповідь на питання: чи будуть алкани проявляти кислотні або лужні властивості? Давайте проаналізуємо хімічні зв’язки алканів. Вони мають 2 види зв’язків: С – С та С- Н. Які характеристики мають ці зв’язки? (таблиця)
С - С 348 кДж/моль ковалентний неполярний зв’язок
С - Н 414 кДж /моль ковалентний полярний зв’язок
(зв’язки дуже міцні, атоми в молекулах не мають вільних валентностей, тобто вільних електронів, всі валентності всіх атомів у алканів насичені). - Чи будуть алкани проявляти властивості кислот або основ? (ні) Висновок: Ані з лугами, ані з кислотами алкани реагувати не можуть. Пояснення викладача: Основна властивість алканів - це реакція заміщення. Реакції з участю алканів, як правило, ініціюються високою температурою, електромагнітним випромінюванням, прискорюються каталізаторами. Для алканів характерні такі реакції. 1.1 Галогенування. Алкани можуть реагувати з хлором, бромом, якщо реакція ініціюється світлом. Розглянемо як приклад хлорування метану. На світлі відбувається розрив молекул хлору з утворенням радикалів Cl ×, і далі реакція відбувається за ланцюговим механізмом: CІ2 ® 2Cl CH4 + Cl ×®× CH3 + HCl ×CH3 + Cl2 ×®× CH3Cl + Cl × Продуктами реакції можуть бути CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3 і ССІ4. Кожний з названих продуктів можна виділити. 1.2 Нітрування. Алкани вступають у реакцію з азотною кислотою при нагріванні, наприклад: CH4 + HNO3 ® CH3NO2 + H2O. Ці реакції відкриті російським хіміком М. І. Коноваловим і дістали назву реакції Коновалова. Нітрування можна здійснювати не тільки азотною кислотою, а й оксидами азоту (1V) NO2 або N2O4. Спробуємо спрогнозувати інші властивості алканів: чи здатні алкани окислюватись міцним окисником – перманганатом калію? Якщо крізь його розчин пропустити метан, або інший алкан,чи зникне фіолетове забарвлення розчину?( Ні. Реакція не відбувається ) В чому причина? ( в міцності хімічних зв’язків в молекулах алканів.) З якою реакцією алканів ми з вами зустрічаємось щодня у побуті? (Це реакція горіння. Вона відбувається під час згоряння природного газу, який надходить газопроводами). Алкани можуть повністю окислюватись. 2. Повне окислення. Алкани згоряють на повітрі: CH4 + 2O2 ® CO2 + 2H2O; C3H8 + 5О2 ® 3СО2 + 4Н2О. Внаслідок згоряння утворюється вода та вуглекислий газ. А головне – виділяється велика кількість теплоти. Як називається така реакція? (Екзотермічна реакція.) В рівняннях повного окислення алканів іноді важко проставити коефіцієнти, для полегшення роботи можна скористатись спеціальною формулою:
Загальна формула для написання рівняння реакції повного окислення алканів( горіння):
2СnH2n+2 + 3n+1O2 = 2nCO2 + 2n+2H20
Складаємо рівняння реакцій повного окиснення а) бутану, б) октану.
а) 2С4H10 + 13O2 = 8CO2 + 10 H20
б) 2C8H18 + 25O2 = 16CO2 + 18 H2O На реакціях горіння алканів грунтується їх застосування як палива. При невеликих температурах і наявності каталізаторів алкани можна окислити до органічних кислот. 3. Взаємодія з водяною парою. Важливе практичне значення має реакція метану з водою при високій температурі - конверсія метану з водяною парою: СН4 + Н2О ® СО + 3Н2 Реакція відбувається при наявності каталізатора. Її продуктом є синтез-газ - суміш оксиду вуглецю з воднем. Синтез-газ широко використовується в органічному синтезі. 4. Крекінг. Розщеплення молекул органічних сполук з розривом зв'язків вуглець - вуглець під дією високих температур називається крекінгом. Під час крекінгу алканів утворюються алкани з меншим числом атомів вуглецю і ненасичені сполуки, наприклад: С4Н10 ® СН4 + С3Н6 або С4Н10 ® С2Н6 + С2Н4 Ці реакцій мають велике промислове значення. Таким чином із нафти отримують бензин,гас та інші цінні продукти. Які можна зробити висновки? Які треба створити умови, щоб алкани прореагували? високі температури
Висновки: алкани – інертні органічні сполуки, не вступають в реакції приєднання, для них характерні реакції заміщення. Чому ми можемо спрогнозувати такі властивості у всіх алканів? Тому, що вони є гомологами. Саме хімічною стійкістю насичених вуглеводнів (алканів), їх інертністю, пояснюється їхня інша назва Парафіни ( від лат.parum– мало, affinis – причетний.) 2) Добування (пояснення викладача, складання рівнянь хімічних реакцій на дошці). Промислові способи добування алканів грунтуються на виділенні їх з природних речовин, переважно нафти і природного газу. Головною складовою частиною горючих природних газів і рудникового газу, який накопичується під землею, є метан; його об`ємна частка може становити до 98 %. З природних газів можна виділити також етан, пропан, ізобутан. Ці і більш тяжкі вуглеводні виділяють з нафти. Метан та інші алкани утворюються під дією водню на вугілля при високій температурі: С + 2Н2 ® СН4 Такі реакції здійснюють на практиці при гідруванні вугілля. Суміш алканів можна добути при нагріванні суміші вуглецю (ІІ) з воднем над каталізатором: пСО + (2п + 1)Н2 ® СпН2п+2 + пН2О. У лабораторних умовах метан можна добути, використовуючи такі реакції: а) розкладання карбіду алюмінію водою: Al4C3 + 12H2O ® 3CH4 + 4Al(OH)3; б) сплавляння ацетату натрію з лугом (звичайно беруть натронне вапно - суміш NaOH і Ca(OH)2): СН3COONa + NaOH ® CH4 + Na 2CO3 Інші алкани можна добути при дії металічного натрію на галогенопохідні вуглеводнів, наприклад: 2C2H5Cl + 2Na ® C4H10 + 2NaCl Реакція Вюрца 3.Використання алканів ( Самостійна робота з підручником). Завдання: 1). Прочитати §37 підручника Н.М.Буринська, Л.П. Величко ХІМІЯ 10 клас, «Перун» 2002
2). Скласти таблицю за формою: Алкан Як використовується Властивість, яка зумовлює використання Метан, етан, пропан, бутан 1.Як паливо в побуті. 2.Як паливо в металургійній промисловості. 3.Як джерело синтетичних вуглеводнів для отримання водню, сажі, ацетилену, спиртів.
1.Велика теплота згоряння. 2.Велика теплота згоряння. 3. Здатність до термічного розкладу.
Студенти роблять висновок: застосування алканів пов’язані з їх хімічними властивостями.
ІV. Закріплення матеріалу ( робота з таблицею №4 підручника (с.117), складання рівнянь реакцій самостійно )
1).Розгляньте таблицю №4 на стор.117. Проаналізуйте данні та зробити вправу 174. – Чому в побутових газових балонах використовують пропан-бутанову суміш, а не метан? 2).Запишіть рівняння реакції згоряння пропану, нонану, використовуючи загальну формулу для повного окислення алканів. 3). Парафін для свічок складається переважно з вуглеводню, що містить у молекулі 25 атомів Карбону. Складіть його емпіричну формулу та рівняння реакції горіння. 4). Запишіть рівняння реакції хлорування етану, пропану.
V. Домашнє завдання: 1.§ 29 с.116- 123, §37 с. 155 – 158 2.Задача: визначити масову частку карбону і гідрогену в молекулі гексану. 3.Записати всі рівняння реакцій алканів на прикладі гексану. Додаткове джерело інформації з теми: В.П. Басов. В.М. Родіонов ХІМІЯ Київ «Каравела» 2004 п.3.1 (1,2,3) повторити, п.3.1 (4,5) вивчити.
Додаток №1 Це необхідно знати, вміти, розуміти Розуміти та використовувати поняття «гомологічний ряд», «гомолог», «гомологічна різниця». Користуватися загальною формулою алканів для складання формул насичених вуглеводнів. Знати назви перших десяти членів гомологічного ряду та відповідних одновалентних радикалів. Знати визначення гібридизації. Знати, що таке σ – зв’язок. Виходячи із загальної формули алкану, вміти написати електронну та структурну формули. Знати визначення ізомерії, ізомеру. Називати їх за систематичною номенклатурою. Виходячи із структурної формули речовини, вміти дати назву алкану за міжнародною номенклатурою. Вміти за назвою алкану написати структурну формулу речовини. Розуміти, що алкани мають обмежену розчинність у воді. Знати хімічні властивості алканів. Знати основні способи добування метану та загальні методи добування алканів. Знати основні можливості застосування алканів та їх галагенопохідних. Розв’язувати задачі на знаходження: молекулярної формули газоподібної органічної речовини на основі її густини, відносної густини за воднем або за повітрям і відомими масовими частками елементів, а також за масою, об’ємом або кількістю речовин – продуктів її згоряння.
Схожі навчальні матеріали: | ||||||
| Всього коментарів: 0 | |